Solarflug

[nils1982ks]

So, also teilen mit cutter oder geschicktes Brechen in einer Vorrichtung wird nix! Habe mich an drei Zellen versucht und schönen Schrott produziert. Also kommen insgesamt 10 Zellen auf den Flieger, vielleicht verlöte ich größere Bruchstücke noch zu einer zusätzlichen, so dass ich bei 11 Zellen ankomme. Ein Step-up macht dann aus den 5V die notwendigen 12.6 V. Ob das fürs fliegen reicht wird sich zeigen, verlängern wird es den Flug auf jeden Fall. Aufpassen muss man mit punktuellem Stress auf den Zellen, das mögen sie nicht. Wie es mit langfristigem Knicken ausschaut kann ich noch nicht sagen, aber ist ein Bruch erstmal drin, brechen meist viele zusätzliche Stücke raus.

Viele Grüße
Nils

 

[marcl112]

das mit der Dickke hätte ich dir auch sagen können, die Glas dinger werden nur noch auf Dächern verbaut^^

Zu dem Brechen der Zellen.
Es ist klar, dass das nicht so einfach geht.
Am besten nimmst du dir 2 Holzplatten und legst die Zelle dazwischen, so dass das Stück was weg sollnach drausen schaut. dann Festspannen und auf das überstehende stück eine weitere plate legen und einmal mit nem hammer draufhauen. Wenn es gut festgespannt ist bricht es nur an der Kante. Aber leider kannst du so aus einer Zelle nur eine kleinere machen und nicht zwei, weil dir das überstehende stück immer zerbrechen wird.

 

[jjk]

Wenn die aus Glas sind, mit Glasschneider (2 EUR Baumarkt) anritzen, dann brechen. Ganz wie der Glaser es bei Glas halt macht.

 

[nils1982ks]

Zu dem Brechen der Zellen.
Es ist klar, dass das nicht so einfach geht.
Am besten nimmst du dir 2 Holzplatten und legst die Zelle dazwischen, so dass das Stück was weg sollnach drausen schaut. dann Festspannen und auf das überstehende stück eine weitere plate legen und einmal mit nem hammer draufhauen. Wenn es gut festgespannt ist bricht es nur an der Kante. Aber leider kannst du so aus einer Zelle nur eine kleinere machen und nicht zwei, weil dir das überstehende stück immer zerbrechen wird.

Genau so habe ich es gemacht. An der Bruchkante entstanden trotzdem Risse, so dass später mehr Material ab brach.

Wenn die aus Glas sind, mit Glasschneider (2 EUR Baumarkt) anritzen, dann brechen. Ganz wie der Glaser es bei Glas halt macht.

Ja das ist es ja, das kann man nicht mit Glas vergleichen. Eher mit Esspapier ;-)

Hat vielleicht noch jemand einen LM2587 Step-up abzugeben?

 

[marcl112]

hmm ist Schwierig. .. bei unseren silizium Wafern klappt das noch und die sind auch teilweise noch dünner.

 

[nachbrenner]

Hi Nils, ist der Stepup/down inzwischen da und hast du schon erste Erfahrungen mit deinen Zellen sammeln können?

 

[nils1982ks]

Hallo,

also der Stepup ist da und der LM2587 tut, was er soll. Ich war zunächst am zweifeln, ob es eine gute Idee ist, von 5.5 V auf 12.5 V zu schalten, oder ob es besser wäre, mit 2S, also 8.4 V zu leben. Ein Test gestern hat gezeigt, dass die Effizienz relativ unabhängig von der Ausgangsspannung mit größerer Leistung einbricht. Getestet habe ich von 5W bis 19W und da nahm die Effizienz halbwegs linear von 86% auf 77% ab. Die Zellen wollte ich morgen mal auf die Fläche kleben. Bei einer einzelnen habe ich in der Sonne locker 2.6A Kurzschlusstrom gemessen, was aber durch die bescheidenen Messaufbau beschränkt war. Darum ist es besser zunächst die 11 Stück ordentlich in Reihe zu schalten und dann zu messen. Ich gehe aber von mind. 3A pro Zelle aus. Darum braucht der LM2587 wohl nen Kühlkörper bzw. einen zweiten der mithilft. Dann müsste ich nur noch den Rumpf bespannen und es könnte losgehen.

Eigentlich wollte ich den LM2587 aber steuern, dafür fehlt im Moment leider die Zeit, die nutze ich, falls vorhanden, lieber zum Fliegen ;-)

Wenns was neues gibt, werde ich es posten,

Viele Grüße
Nils

 

[nils1982ks]

Hallo,

kleines Update: gestern mit dem Verlöten der Zellen begonnen. Dabei erstmal durch motorische Unfähigkeit eine weitere zerbrochen. Danach zunächst die Rückseite auf der Hobbyking Schneidunterlage verlötet und mich anschließend gewundert, warum die Zelle nun an der Schneidunterlage angeschmolzen war.... das hat eine weitere gekostet. Am Ende sind es aber 5 komplette Zellen pro Flächenhälfte geworden. Zusätzlich werde ich wohl den "Schrott" zu einer zentralen Zelle und an den beiden äußeren Enden der Fläche zu Überbleibsel zu jeweils einer Zelle verschalten. Damit wären es insgesamt 13 Zellen. Das sollte hoffentlich den Leistungsbedarf decken. Durch die aufgelöteten Drähte wächst das Gewicht pro Zelle auf etwa 9 g. Ganz leicht wird es also nicht... Wenn die Zellen aber jeweils 2 W liefern würden, wäre man auch bei 26 W, schaun wir mal...

Viele Grüße
Nils

 

[nils1982ks]

Hallo, so wieder ein Update, langsam, aber es geht voran. Ich habe nun eine Fläche so gut wie fertig und die zweite auch fast. Dazu habe ich je Tragfläche 12 Module in Serie geschaltet, das mittlere wie angekündigt wird aus Schrott aufgebaut und als 13. dazu geschaltet. Damit sollte der Schrott mind. die gleiche Leistung wie eine der vollständigen Zellen haben. Heute morgen um 9:30 mal in die Sonne gelegt und den Kurzschlussstrom gemessen, dabei erstmal die äußeren sechs Zellen in Reihe. Unbelastete Spannung war 3.31 V und ein Strom von 1.98 A, der bei leichter Drehung zur Sonne auf 3.1 A wuchs. Mal sehen, wie das heute Mittag ausschaut. Gewicht der Trägfläche wird deutlich wachsen, jetzt bin ich bei knapp 190g, die leichte Version von mir ohne Zellen wiegt 106g
Viele Grüße Nils

Edit: 10:15 Uhr: Strom 3.2 A, mit Drehung zur Sonne 4 A.
11:30 Uhr: Stom 3.5 A, mit Drehung zur Sonne 4.5 A.

13:00 Uhr: 3.8 A, wird aber nicht mehr als 4.5 A in der Sonne. Vielleicht spielen die Zuleitungen schon eine kleine Rolle, trotzdem würde mir das mehr als reichen.
16:30 Uhr, übliche Flugzeit: 2.2-2.5A

 

[waxpw]

Welche Solarzellen verwendest du?
Danke für die vielen tollen Informationen!

Echt Klasse Ergebnis!

 

[marcl112]

Ich würde mal sagen, die er in einem der ersten Posts vorgestellt hat und gesagt hat, dass er sich davon mal 10 stück bestellt hat^^. Ich hab irgendwann hier den Link gepostet weiß aber nicht mehr wann genau.

Ich freu mich auf jeden fall auf die ersten Flugergebnisse

 

[nils1982ks]

Hallo,

schau mal hier: http://fpv-community.de/showthread.php?28134-Solarflug&p=372518&viewfull=1#post372518
Habe ehrlicher Weise auch 20 Bestellt, aber auch eine Menge Schrott produziert, hübsch empfindlich sind kleinen. Von den angebenen 2.7W pro Zelle bin ich zwar deutlich entfernt, aber mit 2 W kann man wohl wirklich an einem sonnigen Tag rechnen. Bei meinem Tempo werden die ersten Flugeindrücke wohl in den Herbst fallen, wenn die Sonneneinstrahlung deutlich geringer ist...

Viele Grüße
Nils

 

[Trockenschwimmer]

Solarzellenversuche, Leistungsbedarf

Hallo Kollegen,


Mit dem Thema Solarflieger habe ich mich auch schon auseinandergesetzt. Zu einem tatsaechlich fliegenden Modell hat es bisher nicht gereicht. Trotzdem koennten ein paar meiner Erkenntnisse fuer den einen oder anderen von Nutzen sein.

Ich habe 2 Versuchsmodule gebaut. Aus je 10 monokristallinen Zellen versucht sie moeglichst duenn und leicht zu kapseln.
Schitaufbau wie folgt:

2 x Glas 25 g/m^2 Leinwand
Zellen
2 x Glas 25 g/m^2 Leinwand

Harz: HT2 von R&G

Das Ergebnis sieht so aus:


Wie ihr seht hat ein Modul eine sehr glatte, glaenzende Oberflaeche. Das andere ist matt und man erkennt die Struktur des Glasgewebes. Ich habe beide Module vor und nach dem Einlaminieren unter exakt gleichen Bedingungen, ueber verschiedene Neigungswinkel, vermessen.

Das (fuer mich) erstaunliche Resultat: Die Leistungsabgabe blieb fast gleich! Glaenzende Oberflaeche -0,15% matte Oberflaeche +0,3%. Konnte das zuerst gar nicht recht glauben aber angeblich hat seinerzeit Prof. Rochelt genau das gleiche festgestellt. Hat vielleicht irgenwer einen Link auf ein Paper oder ein Buch von Rochelt in dem er naeher darauf eingeht? Hab bisher nix gefunden. Diese Art der Kapselung duerfte jedenfalls einen guten Kompromiss aus Aerodynamik, Gewicht, Zellenschutz und Kuehlung darstellen.

@ Zellen koennen nur absolut plan verbaut werden:

Stimmt nicht. Monokristalline Zellen lassen sich sehr wohl bis zu einem gewissen Grad biegen. Fix fertig einlaminiert ist ein Biegeradius von 20 cm moeglich. Vor etwas mehr als einer Minute hab ich versucht eine nackte 6x6" Zelle um einen Radius von 15 cm zu biegen (der Papierkorb in meinem Buero hat ca 30 cm Durchmesser). Hat sie NICHT ausgehalten. Aber 25 cm Radius traue ich den Zellen ohne weiteres zu. Die haben ihre Zellen auch ums Profil gebogen (in der negativ Laminierform): http://www.tu.no/migration_catalog/2005/07/24/solong-info/binary/SoLong info

@ Leistungsbedarf:

Fuer halbwegs alltagstaugliche Flieger (Auslegungsgeschwindigkeit nicht viel unter 10 m/s) scheint 10 W/kg die magische Schwebeleistungsgrenze zu sein. 20 W/kg sind auch relativ billig (ohne Spezialgetriebe und Sonderluftschraube) zu erreichen. Die Leistung bezieht sich auf die rein elektrische (Strom x Spannung aus dem Akku).

Zum Schluss noch ein link auf die Bibel aller Solar Modellflieger. Andre Noth hat fuer seine Diss auf der ETH einen Solarflieger entworfen und gebaut der schon vor 5 Jahren 27 h am Stueck (autonom in konstanter Hoehe) geflogen ist (Diss kann man ganz unten downloaden):
http://www.asl.ethz.ch/research/asl/skysailor


Sonnige Gruesse
Roland

 

[nils1982ks]

Hey Roland,
schaut gut aus, aber die geringe Abnahme der Leistung wundert mich schon. Die Transmission von Epoxy hätte ich nie im Leben auf 99.5% eingeschätzt, wie hast du das gemessen? Allein das starke Spiegeln deutet doch auf eine ziemliche Reflexion hin, oder?

Zum Biegen: gleiche Erfahrung bei mir. Ein bisschen anschmiegen der Zellen ist möglich, dann gibt es aber schnell einen Punkt an dem man einen Scherbenhaufen hat.

Angst würde mir bei Verpacken in Laminierfolie oder GFK die Wärmeabfuhr machen. Bei den kurzen Kurzschlussmessungen wurden die Zellen schon ordentlich warm, ich hoffe da schmilzt mir nicht irgendwann die Oracover im Flug.

Noch ne Frage Roland, das sieht nach Monokristallienen 6x2" Zellen aus, woher hast du die?

Viele Grüße
Nils

Edit: eben nochmal gemessen, jetzt waren es noch ~2.3 A, also hätte ich nur etwas mehr als 1 W pro Zelle und damit nur 14 W. Es scheint schon so zu sein, dass es von deutlichem Vorteil ist, größere Spannweite ~3m zu verwenden und so viele Zellen, dass man mit einem Step-Down MPPT arbeiten kann, dann hat man beim Wandeln von Zellenspannung auf Lipo nur wenige Prozent verlust und nicht wie bei Step-Up ~20%. So oder so, der Flieger wird irgendwann in die Luft gehen, kostete keine 3 Studentenjahre und nur etwa 80€ für Solarzellen usw.

 

[alf-1234]

Schön, das es bei dir weiter geht. Und Solarzellen brechen, weil die hart und spröde sind.

Die gleichen Erfahrungen, die du jetzt machst habe ich auch vor Jahren gemacht.
Ich habe leider so das Gefühl, das du mit den paar Solarzellen und der Leistung keinen Segler hoch bekommst. Aber tröste dich, ich habe in all den vielen Jahren leider auch erst 4 reine Solarflüge geschafft, alle anderen Flüge waren Flüge mit Akku und Solarzellen als Ladestation.

Es ist richtig, das man für Solarsegler leider grosse Spannweiten braucht um die vielen Solarzellen unterzubringen.
Mein Segler hat 2,4 m Spannweite und 44 Solarzellen. Das wäre bei dem derzeitigen Wetter leider etwas zu wenig Leistung, obwohl die Sonne zur Zeit gut scheint.

Alf-1234

 

[Johnsn]

Hi,
bin mit einem ganz ähnlichen Projekt beschäftigt und hätte dazu eine Frage an die Elektronik-experten hier.
Es gibt ja die kleinen USB Ladegeräte für 1 zellige LiPo's. Gibt es solche auch für LifePo4? Hab dazu leider nichts gefunden. Oder kann ich einfach eines für LiPo verwenden und eine Diode dranmachen die die Ladepannung von 4,2 auf 3,6 für den LifePo4 runtersetzt? Einziges Problem darin sehe ich dass dann eventuell das Ladegerät nicht mehr aufhört zu laden, da es ja eigentlich bis 4,2V lädt.

 

[Trockenschwimmer]

Hi Nils,

....Die Transmission von Epoxy hätte ich nie im Leben auf 99.5% eingeschätzt, wie hast du das gemessen? Allein das starke Spiegeln deutet doch auf eine ziemliche Reflexion hin, oder?

Ganz genau so hab ich mir das auch gedacht. Das spiegelnde Modul wird wird deutlich weniger Leistung hergeben, beim matten wir es nicht ganz so schlimm sein. Die Messungen bestaetigten diese Erwartungshaltung nicht.

Gemessen habe ich mit Hilfe eines Baustellenscheinwerfers (ohne Abdeckglas). Das Modul auf einer Wippe um verschiedene Einstrahlwinkel messen zu koennen. Belastet hab ich mit mehreren ohmschen Widerstaenden um fuer jeden Neigungswinkel mehrere Arbeitspunkte zu erfassen. Die gesamte Geometrie vom Versuchsaufbau blieb immer gleich. Die Messung sollte, wie schon erwaehnt, eine relative Aussage liefern. Vor vs nach Kapselung. Absolutaussage liefert sie keine.

Bzgl Kapselung hab ich in einem anderen Forum folgende Aussage gefunden. Die Quelle ist sehr zuverlaessig und der Rochelt war ja auch kein Nasenbohrer:

Günter Rochelt hat ebenfalls vor langer Zeit eine spezielle Technik zu Verarbeitung und Einbau der Zellen entwickelt und in seinen Modellen und manntragenden Solarfliegern eingesetzt.

Dazu werden die (verschalteten und überprüften) Zellen zwischen GFK-Schichten einlaminiert. Dies geschieht separat z.B. auf einer Glasplatte (mit „Gesicht nach unten“) und im Vacuumsack. Am Flieger von außen her Reihenfolge: 1Lage GFK (etwa 40g/m²), Solarzellen, darunter je nach Gusto und Anforderungen mindestens 1 Lage GFK. Beim Modell genügt 1 Lage. Mit den so gefertigten, in begrenztem Maß biegsamen und robusten Platten-Modulen wird der Flügel beplankt. Man kann so einen sehr festen Schalenflügel ohne viel innere Struktur bauen.
Bei den Versuchen und Messungen damit hat sich ein unerwarteter Effekt gezeigt: Entgegen der Erwartung wird durch die GFK-Schicht die Einstrahlung nicht geschwächt, sondern noch etwas verstärkt; der Wirkungsgrad steigt um bis zu 1% an. Man hat das damals durch eine Art „Sammellinsen-Wirkung“ der Glasfasern zu erklären versucht.

Fuer diese Aussage haette ich noch gern irgendwo eine Bestaetigung gefunden. Bin fuer jeden Hinweis dankbar!
Abgesehen davon hat mit mal ein sehr guter und erfahrener Laminierer gesagt "eine Lage ist keine Lage", weshalb ich 2 x 25 g/m^2 verwendet hab.

Noch ne Frage Roland, das sieht nach Monokristallienen 6x2" Zellen aus, woher hast du die?

Nein, die sind kleiner. 100x23 mm^2 Die Quelle weiss ich leider nicht mehr genau. So weit ich mich erinnere war es eine kleine Firma in Vorarlberg (Oesterreich).

@MPP Tracker - Lixx Lader: In guter erster Naeherung ist es egal ob Step-Up oder Step-Down, wenn man beide vernuenftig auslegt. Beim SkySailor (27 h Flieger) wurden z.B. 3 Step-Up verwendet. Die haben das sehr ordentlich gemacht und einen gemessenen Wirkungsgrad von 97% erreicht (97,2% berechnet). Die minimalen theoretischen Vorteile eines Step-Down wiegen IMHO nicht so schwer wie eine praktikable Zellengroesse und -belegung.


Sonnige Gruesse
Roland

 

[nils1982ks]

Ganz genau so hab ich mir das auch gedacht. Das spiegelnde Modul wird wird deutlich weniger Leistung hergeben, beim matten wird es nicht ganz so schlimm sein. Die Messungen bestaetigten diese Erwartungshaltung nicht.

Naja aber dann muss man doch die Messung in Frage stellen, das Foto kann man genauso als Messung betrachten. Ich gehe mal davon aus, dass Solarzellen nicht auf den sichtbaren Anteil des Sonnenlichts verzichten und der wird auf dem Bild deutlich gespiegelt. Bei der matten Oberfläche wird die Transmission des Epoxy sicher auch nicht 99.5% sein.

Gemessen habe ich mit Hilfe eines Baustellenscheinwerfers (ohne Abdeckglas). Das Modul auf einer Wippe um verschiedene Einstrahlwinkel messen zu koennen. Belastet hab ich mit mehreren ohmschen Widerstaenden um fuer jeden Neigungswinkel mehrere Arbeitspunkte zu erfassen. Die gesamte Geometrie vom Versuchsaufbau blieb immer gleich. Die Messung sollte, wie schon erwaehnt, eine relative Aussage liefern. Vor vs nach Kapselung. Absolutaussage liefert sie keine.

Das klingt ja alles absolut Sinnvoll, aber irgendwo muss es doch klemmen, wie stark spiegelt die glatte Oberfläche denn unter 90°? Ich hätte gedacht, dass der Kurzschlusstrom bei gleichem Messinstrument für eine relative Messung vollständig ausreicht.

Die Aussage zum Linseneffekt klingt wirklich komisch, aber vielleicht fungiert das Epoxy als Wellenleiter und man kann so auch Flächen nutzen, unter denen nicht direkt eine Zelle liegt.

Ein Nasenbohrer ist er wohl nicht, aber ich konnte leider die erweiterten Infos zum Schaltregler nicht finden. Aber ehrlich gesagt, kenne ich mich da auch nicht wirklich aus, mir fehlt die Erfahrung, bin ja auch kein E-Ingenieur...
Hast du vielleicht ein schönes Kochrezept, oder macht ein Selbstentwurfsversuch in deinen Augen keinen Sinn? Ich müsste von 6.5V auf 12.5V. Einen MPPT-Lader bzw. Step-Up mit so hoher Effizienz konnte ich nicht finden. Auch hatte ich vielerorts Bedenken bzgl. Parallelschalten von Schaltreglern gesehen. Mit meinem LM2587 verschenke ich ja ~20% Leistung.

Viele Grüße
Nils

 

[Trockenschwimmer]

Hi Nils,

...mir fehlt die Erfahrung, bin ja auch kein E-Ingenieur...
Hast du vielleicht ein schönes Kochrezept, oder macht ein Selbstentwurfsversuch in deinen Augen keinen Sinn? Ich müsste von 6.5V auf 12.5V. Einen MPPT-Lader bzw. Step-Up mit so hoher Effizienz konnte ich nicht finden. Auch hatte ich vielerorts Bedenken bzgl. Parallelschalten von Schaltreglern gesehen. Mit meinem LM2587 verschenke ich ja ~20% Leistung.

Zum Glueck bin ich E-Ingenieur Ich will mir so was bauen. Wenn Du geduldig genug bist kannst das Ergebnis ca zu Weihnachten gerne haben. Sonst male ich am Abend mal das Prinzip von einem programmierbaren Step-Up in ein Bildchen und stell es hier rein. Vielleicht ist jemand anderer ja schneller...

Gruss
Roland

 

[nils1982ks]

Schön, das es bei dir weiter geht. Und Solarzellen brechen, weil die hart und spröde sind.

Die gleichen Erfahrungen, die du jetzt machst habe ich auch vor Jahren gemacht.
Ich habe leider so das Gefühl, das du mit den paar Solarzellen und der Leistung keinen Segler hoch bekommst. Aber tröste dich, ich habe in all den vielen Jahren leider auch erst 4 reine Solarflüge geschafft, alle anderen Flüge waren Flüge mit Akku und Solarzellen als Ladestation.

Es ist richtig, das man für Solarsegler leider grosse Spannweiten braucht um die vielen Solarzellen unterzubringen.
Mein Segler hat 2,4 m Spannweite und 44 Solarzellen. Das wäre bei dem derzeitigen Wetter leider etwas zu wenig Leistung, obwohl die Sonne zur Zeit gut scheint.

Alf-1234

Man sollte da auch nicht zu negativ denken. Du hast 44 Zellen mit 10x5 cm² Fläche, ich 13 mit 12,5x12,5 cm², das heißt ich habe bei gleicher Effizienz nur 10% weniger Leistung als du. Problematisch kann noch das Wandeln sein. Der Step-up geht ziemlich in die Knie wenn er mehr als 20W wandeln soll...

Viele Grüße
Nils